Távoli génátvitel: Alexander Gurvich tudós kutatása

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

1906 késő tavaszán a harmincas évei közepén járó Alekszandr Gavrilovics Gurvicsot, aki már ismert tudós volt, leszerelték a hadseregből. A Japánnal vívott háború alatt a Csernigovban állomásozó hátsó ezredben szolgált orvosként. (Ott írt és illusztrált Gurvich, saját szavaival élve, "a kényszerű tétlenség elől menekülve" "Atlasz és esszé a gerincesek embriológiájáról", amely három nyelven jelent meg a következő három évben).

Most fiatal feleségével és kislányával egész nyárra elutazik Nagy Rosztovba – felesége szüleihez. Nincs munkája, és még mindig nem tudja, hogy Oroszországban marad, vagy újra külföldre megy.

A Müncheni Egyetem Orvostudományi Kara mögött a szakdolgozat védése, Strasbourg és a Berni Egyetem. A fiatal orosz tudóst már sok európai biológus ismeri, kísérleteit Hans Driesch és Wilhelm Roux nagyra értékeli. És most - három hónapos teljes elszigeteltség a tudományos munkától és a kollégákkal való kapcsolattartástól.

Idén nyáron A. G. Gurvich elmélkedik a kérdésen, amelyet ő maga így fogalmazott meg: "Mit jelent az, hogy biológusnak nevezem magam, és valójában mit akarok tudni?" Majd a spermatogenezis alaposan áttanulmányozott és szemléltetett folyamatát figyelembe véve arra a következtetésre jut, hogy az élőlények megnyilvánulásának lényege a szinkronban bekövetkező, különálló események közötti kapcsolatokban rejlik. Ez határozta meg "nézeti szögét" a biológiában.

A. G. nyomtatott öröksége. Gurvich - több mint 150 tudományos közlemény. Legtöbbjük német, francia és angol nyelven jelent meg, amelyek Alekszandr Gavrilovics tulajdonában voltak. Munkássága fényes nyomot hagyott az embriológiában, citológiában, szövettanban, hisztofiziológiában, általános biológiában. De talán helyes lenne azt mondani, hogy "alkotói tevékenységének fő iránya a biológia filozófiája volt" ("Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)" című könyvből). Moszkva: Nauka, 1970).

A. G. Gurvich 1912-ben volt az első, aki bevezette a „mező” fogalmát a biológiába. Munkásságának fő témája a biológiai terepkoncepció kidolgozása volt, és több mint egy évtizedig tartott. Ezalatt az idő alatt Gurvich nézetei a biológiai mező természetéről mélyreható változásokon mentek keresztül, de a mezőről mindig mint egyetlen tényezőről beszéltek, amely meghatározza a biológiai folyamatok irányát és rendezettségét.

Mondanunk sem kell, milyen szomorú sors vár erre a koncepcióra a következő fél évszázadban. Sok volt a találgatás, amelyek szerzői azt állították, hogy megértették az úgynevezett "biomező" fizikai természetét, valaki azonnal elvállalta az emberek kezelését. Néhányan hivatkoztak A. G. Gurvich, anélkül, hogy foglalkozna azzal, hogy megpróbálja elmélyülni munkája értelmében. A többség nem tudott Gurvichról, és szerencsére nem is hivatkozott rá, hiszen sem magára a „biomező” kifejezésre, sem A. G. cselekedetének különféle magyarázataira. Gurvichnak semmi köze hozzá. Mindazonáltal ma a "biológiai mező" szavak leplezetlen szkepticizmust váltanak ki a művelt beszélgetőpartnerekben. Ennek a cikknek az egyik célja, hogy elmesélje az olvasóknak a tudomány biológiai területe gondolatának igaz történetét.

Mi mozgatja a sejteket

A. G. Gurvich nem volt megelégedve az elméleti biológia 20. század eleji állapotával. Nem vonzották a formális genetika lehetőségei, hiszen tisztában volt vele, hogy az "öröklődés átvitelének" problémája alapvetően különbözik a tulajdonságok testben való "megvalósításának" problémájától.

A biológia talán legfontosabb feladata a mai napig a válasz keresése a „gyerekes” kérdésre: hogyan keletkeznek az élőlények a maguk sokféleségében egyetlen sejt mikroszkopikus gömbjéből? Az osztódó sejtek miért nem alaktalan csomós telepeket, hanem bonyolult és tökéletes szervek és szövetek struktúráit alkotnak? Az akkori fejlődésmechanikában a W. Ru által javasolt oksági-analitikai megközelítést alkalmazták: az embrió fejlődését merev ok-okozati összefüggések sokasága határozza meg. Ez a megközelítés azonban nem egyezik G. Driesch kísérleteinek eredményeivel, aki bebizonyította, hogy a kísérletileg okozott éles eltérések nem akadályozhatják a sikeres fejlesztést. Ugyanakkor az egyes testrészek egyáltalán nem azokból a struktúrákból alakulnak ki, amelyek normálisak - hanem kialakulnak! Ugyanígy Gurvich saját kísérleteiben is a kétéltű tojások intenzív centrifugálásával, azok látható szerkezetének megsértésével a további fejlődés egyenrangúan haladt - vagyis ugyanúgy végződött, mint az ép tojásoknál.

Rizs. 1 Ábrák A. G. Gurvich 1914-ből - a sejtrétegek sematikus képei egy cápaembrió idegcsövében. 1 - kezdeti formáció konfiguráció (A), következő konfiguráció (B) (félkövér vonal - megfigyelt alak, szaggatott - feltételezett), 2 - kezdeti (C) és megfigyelt konfiguráció (D), 3 - kezdeti (E), előre jelzett (F) … A merőleges vonalak a sejtek hosszú tengelyeit mutatják - "ha egy adott fejlődési pillanatban a sejttengelyekre merőleges görbét építesz, akkor láthatod, hogy ez egybe fog esni ennek a területnek egy későbbi fejlődési szakaszának kontúrjával"

A. G. Gurvich a fejlődő embrió vagy az egyes szervek szimmetrikus részein található mitózisok (sejtosztódások) statisztikai vizsgálatát végezte, és alátámasztotta a „normalizáló tényező” fogalmát, amelyből később a mező fogalma is kialakult. Gurvich megállapította, hogy egyetlen tényező szabályozza a mitózisok eloszlásának általános képét az embrió egyes részein, anélkül, hogy egyáltalán meghatározná mindegyik pontos idejét és helyét. A térelmélet alaptételét kétségtelenül a híres Driesch-formula foglalta magában: „egy elem várható sorsát az egész helyzete határozza meg”. Ennek az elképzelésnek a normalizálás elvével való ötvözése elvezeti Gurvichot ahhoz, hogy megértse az élők rendezettségét, mint az elemek egyetlen egésznek való "alárendeltségét" - szemben "kölcsönhatásukkal". Az "Öröklés mint megvalósítás folyamata" (1912) című munkájában először dolgozza ki az embrionális mező fogalmát, a morfiumot. Valójában ez egy javaslat volt az ördögi kör megtörésére: az eredetileg homogén elemek közötti heterogenitás megjelenésének magyarázata az elemnek az egész térbeli koordinátáiban elfoglalt helyzetének függvényében.

Ezt követően Gurvich elkezdte keresni a törvény megfogalmazását, amely leírja a sejtek mozgását a morfogenezis folyamatában. Megállapította, hogy a cápaembriók agyának fejlődése során „az ideghám belső rétegének sejtjeinek hosszú tengelyei bármely adott időpontban nem merőlegesen a képződmény felszínére, hanem egy bizonyos (15- 20 ') szögben hozzá. A szögek tájolása természetes: ha egy adott fejlődési pillanatban a cellatengelyekre merőleges görbét készítesz, akkor láthatod, hogy az egybeesik a terület fejlődésének egy későbbi szakaszának kontúrjával” (1. ábra).). Úgy tűnt, hogy a sejtek "tudják", hová dőljenek, hol nyújtózkodjanak, hogy kialakítsák a kívánt formát.

E megfigyelések magyarázatára A. G. Gurvich bevezette az "erőfelület" fogalmát, amely egybeesik a rudimentum végső felületének kontúrjával, és irányítja a sejtek mozgását. Gurvich azonban maga is tisztában volt e hipotézis tökéletlenségével. A matematikai forma bonyolultsága mellett nem elégedett meg a fogalom „teleológiájával” (úgy tűnt, hogy a sejtek mozgását egy nem létező, jövőbeli formának rendeli alá). Az ezt követő, "Az embrionális mezők fogalmáról" című műben (1922) "a rudimentum végső konfigurációját nem vonzó erőfelületnek, hanem a pontforrásokból kiinduló mező ekvipotenciális felületének tekintik." Ugyanebben a munkában először vezették be a „morfogenetikus mező” fogalmát.

A kérdést Gurvich olyan tágan és kimerítően tette fel, hogy a morfogenezis bármely, a jövőben felmerülő elmélete lényegében csak egyfajta térelmélet lesz.

L. V. Belousov, 1970

Biogén ultraibolya

„A mitogenezis problémájának alapjait és gyökereit a kariokinézis csodás jelensége iránti soha nem lankadó érdeklődésem fektette le (így nevezték a mitózist még a múlt század közepén. – Szerk. Megjegyzés)” – írta A. G. Gurvich 1941-ben önéletrajzi feljegyzéseiben. A "mitogenezis" - egy munkafogalom, amely Gurvich laboratóriumában született és hamarosan általános használatba került, egyenértékű a "mitogenetikus sugárzás" fogalmával - az állati és növényi szövetek nagyon gyenge ultraibolya sugárzásával, serkentve a sejtosztódás folyamatát (mitózis).

A. G. Gurvich arra a következtetésre jutott, hogy az élő objektumban lévő mitózisokat nem elszigetelt eseményeknek kell tekinteni, hanem összességében, valami koordinált dolognak - legyen szó a tojáshasadás első fázisának szigorúan szervezett mitózisairól vagy a véletlennek tűnő mitózisokról a szövetekben. felnőtt állat vagy növény. Gurvich úgy vélte, hogy csak a szervezet integritásának felismerése teszi lehetővé a molekuláris és sejtszintű folyamatok összekapcsolását a mitózisok eloszlásának topográfiai jellemzőivel.

Az 1920-as évek eleje óta A. G. Gurvich a mitózist serkentő külső hatások különféle lehetőségeit mérlegelte. Látóterében a növényi hormonok fogalma állt, amelyet annak idején G. Haberlandt német botanikus dolgozott ki. (A növényi szövetre zúzott sejtszuszpenziót tett, és megfigyelte, hogyan kezdenek el aktívabban osztódni a szöveti sejtek.) De nem derült ki, hogy a kémiai jel miért nem hat egyformán minden sejtre, miért osztódnak mondjuk a kis sejtek jobban. gyakran, mint a nagyok. Gurvich felvetette, hogy a lényeg a sejtfelszín felépítésében van: talán a fiatal sejtekben a felszíni elemek sajátos módon szerveződnek, ami kedvező a jelek észlelésére, és ahogy a sejt növekszik, ez a szerveződés megbomlik. (Természetesen akkoriban még nem volt fogalma a hormonreceptorokról.)

Ha azonban ez a feltevés helyes, és egyes elemek térbeli eloszlása fontos a jel észlelése szempontjából, a feltételezés önmagában azt sugallja, hogy a jel nem kémiai, hanem fizikai természetű: például a sejt egyes szerkezeteit érintő sugárzás. felülete rezonáns. Ezeket a megfontolásokat végül egy kísérlet igazolta, amely később széles körben ismertté vált.

Rizs. 2 Mitózis indukálása a hagyma gyökér csúcsán (rajz a "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet" című műből, Berlin, 1926). Magyarázatok a szövegben

Íme ennek a kísérletnek a leírása, amelyet 1923-ban végeztek a krími egyetemen. „A hagymához kapcsolt kibocsátó gyökér (induktor) vízszintesen megerősödött, hegye a merisztéma zónába (vagyis a sejtszaporodási zónába, jelen esetben szintén a gyökércsúcs közelében található) irányult. - Szerk. Megjegyzés) a második hasonló gyökér (detektor) függőlegesen rögzített. A gyökerek közötti távolság 2-3 mm volt” (2. ábra). Az expozíció végén az észlelő gyökeret pontosan megjelöltük, rögzítettük és a mediális síkkal párhuzamosan futó hosszanti metszetekre vágtuk. A metszeteket mikroszkóp alatt vizsgáltuk, és megszámoltuk a mitózisok számát a besugárzott és a kontroll oldalon.

Ekkor már ismert volt, hogy a mitózisok száma (általában 1000-2000) között a gyökércsúcs mindkét felében általában nem haladja meg a 3-5%-ot. Így a „jelentős, szisztematikus, élesen korlátozott mitózisok számának túlsúlya” az észlelő gyökér központi zónájában – és ezt látták a kutatók a metszeteken – vitathatatlanul külső tényező hatásáról tanúskodott. Az induktor gyökér csúcsából kiáramló valami a detektorgyökér sejtjeit aktívabb osztódásra kényszerítette (3. ábra).

A további kutatások egyértelműen kimutatták, hogy a sugárzásról van szó, nem pedig az illékony vegyi anyagokról. Az ütés keskeny párhuzamos sugár formájában terjedt – amint az indukáló gyökér kissé oldalra terelődött, a hatás megszűnt. El is tűnt, amikor a gyökerek közé üveglapot tettek. De ha a lemez kvarcból készült, a hatás megmaradt! Ez arra utalt, hogy a sugárzás ultraibolya volt. Később a spektrális határait pontosabban határozták meg - 190-330 nm, és az átlagos intenzitást 300-1000 foton / s / négyzetcentiméterre becsülték. Más szóval, a Gurvich által felfedezett mitogenetikus sugárzás közepes és közel ultraibolya sugárzás volt, rendkívül alacsony intenzitású. (A modern adatok szerint az intenzitás még ennél is alacsonyabb - ez nagyságrendileg több tíz foton/s négyzetcentiméterenként.)

Rizs. 3 Négy kísérlet hatásának grafikus ábrázolása. A pozitív irány (abszcissza tengely felett) a mitózis túlsúlyát jelenti a besugárzott oldalon

Természetes kérdés: mi a helyzet a napspektrum ultraibolya sugárzásával, befolyásolja-e a sejtosztódást? A kísérletekben az ilyen hatást kizárták: A. G. könyvében. Gurvich és L. D. Gurvich "Mitogenetikus sugárzás" (M., Medgiz, 1945) a módszertani ajánlások részben egyértelműen jelzi, hogy a kísérletek során az ablakokat zárni kell, a laboratóriumokban nem lehet nyílt láng és elektromos szikraforrás. Ezenkívül a kísérleteket szükségszerűen kontrollok kísérték. Meg kell azonban jegyezni, hogy a szoláris UV intenzitása lényegesen magasabb, ezért a természetben élő tárgyakra gyakorolt hatása valószínűleg teljesen más.

A témával kapcsolatos munka még intenzívebbé vált A. G. átállása után. Gurvich 1925-ben a Moszkvai Egyetemen - egyhangúlag megválasztották az Orvostudományi Kar Szövet- és Embriológiai Tanszékének vezetőjévé. Mitogenetikus sugárzást találtak élesztő- és baktériumsejtekben, tengeri sünök és kétéltűek hasító tojásaiban, szövettenyészetekben, rosszindulatú daganatok sejtjeiben, idegrendszerben (ideértve az izolált axonokat is) és izomrendszerekben, egészséges szervezetek vérében. Amint a felsorolásból látható, nem hasadó szövetek is kibocsátottak – emlékezzünk erre a tényre.

A XX. század 30-as éveiben a baktériumtenyészetek hosszan tartó mitogenetikai sugárzása alatt zárt kvarcedényekben tartott tengeri sünlárvák fejlődési zavarait J. és M. Magrou tanulmányozta a Pasteur Intézetben. (Ma a Moszkvai Állami Egyetem biofáciesén A. B. Burlakov hasonló vizsgálatokat végez halak és kétéltűek embrióival.)

Egy másik fontos kérdés, amelyet a kutatók ugyanezekben az években tettek fel maguknak: meddig terjed a sugárzás hatása az élő szövetekben? Az olvasó emlékezni fog arra, hogy a hagymagyökérrel végzett kísérlet során helyi hatást figyeltek meg. Van rajta kívül még távoli akció? Ennek megállapítására modellkísérleteket végeztek: glükóz, pepton, nukleinsavak és egyéb biomolekulák oldatával töltött hosszú csövek lokális besugárzásával a sugárzás a csövön keresztül terjedt. Az ún. másodlagos sugárzás terjedési sebessége körülbelül 30 m/s volt, ami megerősítette a folyamat sugárzási-kémiai természetére vonatkozó feltételezést. (A modern szóhasználattal élve az UV-fotonokat elnyelő biomolekulák fluoreszkálnak, hosszabb hullámhosszú fotont bocsátanak ki. A fotonok pedig utólagos kémiai átalakulásokat idéztek elő.) Valójában egyes kísérletekben a sugárzás terjedését figyelték meg a teljes hosszon. biológiai tárgy (például ugyanazon íj hosszú gyökereiben).

Gurvich és munkatársai azt is kimutatták, hogy a fizikai forrás erősen gyengített ultraibolya sugárzása szintén elősegíti a hagymagyökerekben a sejtosztódást, akárcsak a biológiai induktor.

A biológiai mező alapvető tulajdonságára vonatkozó megfogalmazásunk tartalmában nem képvisel semmiféle analógiát a fizikában ismert mezőkkel (bár természetesen nem mond ellent).

A. G. Gurvich. Az analitikus biológia és sejtmezőelmélet alapelvei

A fotonok vezetnek

Honnan származik az UV-sugárzás egy élő sejtben? A. G. Gurvich és munkatársai kísérleteik során az enzimatikus és egyszerű szervetlen redoxreakciók spektrumát rögzítették. Egy ideig nyitva maradt a mitogenetikus sugárzás forrásainak kérdése. De 1933-ban, V. Frankenburger fotokémikus hipotézisének közzététele után, világossá vált a helyzet az intracelluláris fotonok eredetével kapcsolatban. Frankenburger úgy vélte, hogy a nagy energiájú ultraibolya kvantumok megjelenésének forrása a szabad gyökök ritka rekombinációi, amelyek kémiai és biokémiai folyamatok során fordulnak elő, és ritkaságuk miatt nem befolyásolják a reakciók általános energiaegyensúlyát.

A gyökök rekombinációja során felszabaduló energiát a szubsztrát molekulák elnyelik, és az ezekre a molekulákra jellemző spektrummal bocsátják ki. Ezt a sémát N. N. Szemjonov (leendő Nobel-díjas), és ebben a formában szerepelt minden további mitogenezisről szóló cikkben és monográfiában. Az élő rendszerek kemilumineszcenciájának modern tanulmányozása megerősítette ezen, ma általánosan elfogadott nézetek helyességét. Itt csak egy példa: fluoreszcens fehérje vizsgálatok.

Természetesen különféle kémiai kötések abszorbeálódnak a fehérjében, beleértve a peptidkötéseket is - a középső ultraibolya sugárzásban (legintenzívebben - 190-220 nm). De a fluoreszcencia vizsgálatokhoz az aromás aminosavak, különösen a triptofán relevánsak. Abszorpciós maximuma 280 nm-en, fenilalaniné 254 nm-en, tiroziné 274 nm-en van. Az ultraibolya kvantumokat elnyelve ezek az aminosavak másodlagos sugárzás formájában bocsátják ki azokat – természetesen hosszabb hullámhosszal, a fehérje adott állapotára jellemző spektrummal. Sőt, ha legalább egy triptofánmaradék van a fehérjében, akkor csak az fog fluoreszkálni - a tirozin és fenilalanin maradékok által elnyelt energia újra eloszlik benne. A triptofán-maradék fluoreszcencia spektruma erősen függ a környezettől – hogy a maradék mondjuk a gömbölyű felszínéhez közel van-e vagy belsejében stb., és ez a spektrum a 310-340 nm-es sávban változik.

A. G. Gurvich és munkatársai a peptidszintézis modellkísérleteiben kimutatták, hogy a fotonokat érintő láncfolyamatok hasadáshoz (fotodiszociáció) vagy szintézishez (fotoszintézis) vezethetnek. A fotodisszociációs reakciókat sugárzás kíséri, míg a fotoszintézis folyamatai nem bocsátanak ki.

Most kiderült, miért bocsát ki minden sejt, de a mitózis során - különösen erősen. A mitózis folyamata energiaigényes. Sőt, ha egy növekvő sejtben az asszimilációs folyamatokkal párhuzamosan megy végbe az energiafelhalmozás és -felhasználás, akkor a mitózis során a sejt által az interfázisban tárolt energia csak elfogy. Az összetett intracelluláris struktúrák (például a sejtmag héja) felbomlanak, és energiaigényes, reverzibilis újak - például kromatin szuperspirálok - jönnek létre.

A. G. Gurvich és munkatársai a mitogenetikus sugárzás regisztrálását is végezték fotonszámlálók segítségével. A leningrádi IEM Gurvich-laboratóriuma mellett ezek a vizsgálatok Leningrádban is vannak, a Phystech-en, A. F. Ioff, élén G. M. Frank, Yu. B fizikusokkal együtt. Khariton és S. F. Rodionov.

Nyugaton olyan kiemelkedő szakemberek, mint B. Raevsky és R. Oduber foglalkoztak a mitogenetikus sugárzás fotosokszorozócsövekkel történő regisztrálásával. Emlékeznünk kell G. Barthra is, a híres fizikus, W. Gerlach (a kvantitatív spektrális elemzés alapítója) tanítványára. Barth két évig dolgozott az A. G. laboratóriumában. Gurvich és Németországban folytatta kutatásait. Megbízható pozitív eredményeket ért el biológiai és kémiai forrásokkal végzett munkája során, emellett jelentős mértékben hozzájárult az ultragyenge sugárzás kimutatásának módszertanához. Barth előzetes érzékenységi kalibrációt és fénysokszorozók kiválasztását végezte. Ma ez az eljárás kötelező és rutinszerű mindenki számára, aki gyenge fényáramot mér. Azonban éppen ennek és néhány más szükséges követelménynek az elhanyagolása nem tette lehetővé, hogy a háború előtti kutatók egy része meggyőző eredményre jusson.

Napjainkban lenyűgöző adatokat szereztek a biológiai forrásokból származó szupergyenge sugárzás regisztrálásáról a Nemzetközi Biofizikai Intézetben (Németország) F. Popp vezetésével. Ellenfelei egy része azonban szkeptikusan fogadja ezeket a műveket. Hajlamosak azt hinni, hogy a biofotonok az anyagcsere melléktermékei, egyfajta fényzaj, amelynek nincs biológiai jelentése. „A fénykibocsátás teljesen természetes és magától értetődő jelenség, amely számos kémiai reakciót kísér” – hangsúlyozza Rainer Ulbrich, a Göttingeni Egyetem fizikusa. Gunther Rothe biológus a következőképpen értékeli a helyzetet: „A biofotonok kétségtelenül léteznek – ma ezt egyértelműen megerősítik a modern fizika rendelkezésére álló rendkívül érzékeny eszközök. Ami Popp értelmezését illeti (arról beszélünk, hogy a kromoszómák állítólag koherens fotonokat bocsátanak ki. – A szerkesztő megjegyzése), ez egy gyönyörű hipotézis, de a javasolt kísérleti megerősítés még mindig teljesen elégtelen az érvényességének felismeréséhez. Másrészt figyelembe kell venni, hogy ebben az esetben nagyon nehéz bizonyítékot szerezni, mert egyrészt ennek a fotonsugárzásnak az intenzitása nagyon alacsony, másrészt a lézerfény fizikában használt klasszikus kimutatási módszerei itt nehéz alkalmazni."

Az Ön országában megjelent biológiai művek között semmi sem vonzza jobban a tudományos világ figyelmét, mint az Ön munkája.

Albrecht Bethe 1930.08.01-én kelt leveléből A. G. Gurvich

Ellenőrzött egyensúlyhiány

Szabályozási jelenségek a protoplazmában A. G. Gurvich a kétéltűek és tüskésbőrűek megtermékenyített petéinek centrifugálásával kapcsolatos korai kísérletei után kezdett spekulálni. Majdnem 30 évvel később, a mitogenetikai kísérletek eredményeinek megértésekor ez a téma új lendületet kapott. Gurvich meggyőződése, hogy értelmetlen a külső hatásokra reagáló anyagi szubsztrát (biomolekulák halmaza) szerkezeti elemzése, függetlenül annak funkcionális állapotától. A. G. Gurvich megfogalmazza a protoplazma fiziológiai elméletét. Lényege, hogy az élő rendszerek sajátos molekuláris apparátussal rendelkeznek az energia tárolására, ami alapvetően nem egyensúlyi. Általánosított formában ez annak a gondolatnak a rögzítése, hogy az energia beáramlása nem csak a növekedéshez vagy a munkához szükséges a szervezetnek, hanem elsősorban az általunk élőnek nevezett állapot fenntartásához.

A kutatók felhívták a figyelmet arra, hogy szükségszerűen mitogenetikus sugárzás kitörését figyelték meg, ha az energiaáramlás korlátozott volt, ami fenntartotta az élő rendszer anyagcseréjének bizonyos szintjét. (Az "energiaáramlás korlátozása" alatt az enzimrendszerek aktivitásának csökkenését, a transzmembrán transzport különböző folyamatainak visszaszorítását, a szintézis szintjének és a nagy energiájú vegyületek fogyasztásának csökkenését kell érteni - vagyis minden olyan folyamatot, amely biztosítsa a sejtet energiával - például egy tárgy reverzibilis hűtésével vagy enyhe érzéstelenítéssel.) Gurvich megfogalmazta a rendkívül labilis molekuláris képződmények koncepcióját, amelyek megnövekedett energiapotenciállal rendelkeznek, természetükben nem egyensúlyoznak, és amelyeket közös funkció egyesít. Nem egyensúlyi molekuláris konstellációknak (NMC) nevezte őket.

A. G. Gurvich úgy vélte, hogy az NMC szétesése, a protoplazma szerveződésének felbomlása okozta a sugárzás kitörését. Itt sokban hasonlít Szent-Györgyi A. elképzeléseihez az energia vándorlásáról a fehérjekomplexek általános energiaszintjei mentén. Hasonló gondolatokat fogalmaz meg ma F. Popp a „biofotonikus” sugárzás mibenlétének alátámasztására – a vándorló gerjesztési régiókat „polaritonoknak” nevezi. A fizika szempontjából nincs itt semmi szokatlan. (A jelenleg ismert intracelluláris struktúrák közül melyik lehet alkalmas az NMC szerepére Gurvich elméletében – ezt az intellektuális gyakorlatot az olvasóra bízzuk.)

Kísérletileg is kimutatták, hogy sugárzás akkor is előfordul, ha a szubsztrátumot centrifugálással vagy gyenge feszültség alkalmazásával mechanikusan befolyásolják. Ez lehetővé tette, hogy az NMC-k térbeli rendezettséggel is rendelkezzenek, amelyet mind a mechanikai hatás, mind az energiaáramlás korlátozása zavart.

Első pillantásra észrevehető, hogy az NMC, amelynek létezése az energia beáramlásától függ, nagyon hasonlít a termodinamikailag nem egyensúlyi rendszerekben fellépő disszipatív struktúrákhoz, amelyeket a Nobel-díjas I. R. fedezett fel. Prigogine. Azonban bárki, aki tanulmányozta az ilyen struktúrákat (például a Belousov-Zsabotinsky reakciót), nagyon jól tudja, hogy nem reprodukálódnak teljesen pontosan tapasztalatról tapasztalatra, bár általános jellegük megmarad. Ezenkívül rendkívül érzékenyek a kémiai reakció paramétereinek legkisebb változására és a külső körülményekre. Mindez azt jelenti, hogy mivel az élő tárgyak egyben nem egyensúlyi képződmények is, csak az energiaáramlás miatt nem tudják fenntartani szervezetük egyedi dinamikus stabilitását. A rendszer egyetlen rendezési tényezője is szükséges. Ez a tényező A. G. Gurvich biológiai mezőnek nevezte.

Röviden összefoglalva a biológiai (celluláris) mezőelmélet végső változata így néz ki. A mezőnek vektora van, nem erő, karaktere. (Ne feledjük: az erőtér a tér olyan tartománya, amelynek minden pontjában egy bizonyos erő hat a benne elhelyezett vizsgálandó tárgyra; pl. elektromágneses tér. A vektortér a tér olyan tartománya, amelynek minden pontjában adott egy bizonyos vektor, például a részecskék sebességvektorai mozgó folyadékban.) A gerjesztett állapotban lévő, így energiafelesleggel rendelkező molekulák a vektormező hatása alá esnek. Nem az energiája miatt (vagyis nem úgy, ahogyan az elektromágneses térben töltött részecskével történik), hanem saját potenciális energiájuk elköltésével kapnak új tájolást, deformálódnak vagy mozognak a mezőben. Ennek az energiának egy jelentős része mozgási energiává alakul át; amikor a felesleges energia elhasználódik és a molekula gerjesztetlen állapotba kerül, a mező rá gyakorolt hatása megszűnik. Ennek eredményeként a sejtmezőben tér-időbeli rendeződés alakul ki - NMC alakul ki, amelyet megnövekedett energiapotenciál jellemez.

Leegyszerűsített formában ezt a következő összehasonlítás tisztázza. Ha a sejtben mozgó molekulák autók, és energiafeleslegük a benzin, akkor a biológiai mező képezi annak a terepnek a domborzatát, amelyen az autók közlekednek. A „könnyítésnek” engedelmeskedve a hasonló energiajellemzőkkel rendelkező molekulák NMC-t alkotnak. Mint már említettük, nemcsak energetikailag, hanem közös funkciójuk is egyesíti őket, és egyrészt a beáramló energia (az autók nem tudnak benzin nélkül menni), másrészt a biológiai mező rendező működése miatt léteznek. (terepen az autó nem megy át). Az egyes molekulák folyamatosan belépnek és elhagyják az NMC-t, de a teljes NMC stabil marad mindaddig, amíg az őt tápláló energiaáramlás értéke meg nem változik. Értékének csökkenésével az NMC lebomlik, és a benne tárolt energia felszabadul.

Most képzeljük el, hogy az élőszövet egy bizonyos területén az energia beáramlása csökkent: az NMC bomlása intenzívebbé vált, ezért a sugárzás intenzitása nőtt, éppen az, amely szabályozza a mitózist. Természetesen a mitogenetikus sugárzás szorosan összefügg a területtel – bár nem része! Emlékszünk rá, hogy a bomlás (disszimiláció) során többletenergia szabadul fel, amely nem mobilizálódik az NMC-ben és nem vesz részt a szintézis folyamataiban; éppen azért, mert a legtöbb sejtben az asszimilációs és disszimilációs folyamatok egyidejűleg, bár eltérő arányban mennek végbe, a sejtek jellegzetes mitogenetikai rendszerrel rendelkeznek. Ugyanez a helyzet az energiaáramlásokkal is: a mező közvetlenül nem befolyásolja azok intenzitását, de térbeli "domborművet" képezve hatékonyan tudja szabályozni azok irányát és eloszlását.

A. G. Gurvich a nehéz háborús években dolgozott a terepelmélet végső változatán. "A biológiai mező elmélete" 1944-ben jelent meg (Moszkva: Szovjet Tudomány), majd az azt követő francia kiadásban - 1947-ben. A sejtbiológiai mezők elmélete már az előző koncepció támogatóiban is kritikát és félreértést váltott ki. A fő szemrehányásuk az volt, hogy Gurvich állítólag elhagyta az egész gondolatát, és visszatért az egyes elemek (vagyis az egyes sejtek mezőinek) interakciójának elvéhez, amelyet ő maga elutasított. A cikkben "Az" egész fogalma "a sejtmező elméletének fényében" ("A mitogenezissel és a biológiai mezők elméletével foglalkozó munkák" című gyűjtemény. Gurvich megmutatja, hogy ez nem így van. Mivel az egyes cellák által generált mezők túlmutatnak határaikon, és a térvektorok a tér bármely pontjában összegeződnek a geometriai összeadás szabályai szerint, az új koncepció alátámasztja a „tényleges” mező fogalmát. Valójában egy szerv (vagy szervezet) összes sejtjének dinamikus integrált mezője, amely idővel változik, és egy egész tulajdonságaival rendelkezik.

1948 óta az A. G. tudományos tevékenysége. Gurvich elsősorban az elméleti szférára kényszerül koncentrálni. A Szövetségi Mezőgazdasági Akadémia augusztusi ülésszaka után nem látott lehetőséget arra, hogy tovább dolgozzon az Orosz Orvostudományi Akadémia Kísérleti Orvostudományi Intézetében (amelynek az intézet 1945-ös alapítása óta volt igazgatója) szeptember elején pedig nyugdíjazását kérte az Akadémia Elnökségétől. Élete utolsó éveiben számos művet írt a biológiai térelmélet, az elméleti biológia és a biológiai kutatási módszertan különböző vonatkozásairól. Gurvich ezeket a műveket egyetlen könyv fejezeteinek tekintette, amely 1991-ben "Az analitikus biológia és a sejtmezők elméletének alapelvei" (Moszkva: Nauka) címmel jelent meg.

Egy élő rendszer léte szigorúan véve a legmélyebb probléma, amihez képest működése árnyékban marad, vagy kell, hogy maradjon.

A. G. Gurvich. A biológia szövettani alapjai. Jéna, 1930 (németül)

"Empátia megértés nélkül"

A. G. munkái A második világháború előtti mitogenezisről szóló Gurvich nagyon népszerű volt nálunk és külföldön egyaránt. Gurvich laboratóriumában aktívan tanulmányozták a karcinogenezis folyamatait, különösen azt mutatták ki, hogy a rákos betegek vére az egészséges emberek vérével ellentétben nem mitogenetikus sugárzás forrása. 1940-ben A. G. Gurvich állami díjat kapott a rák problémájának mitogenetikai vizsgálatával kapcsolatos munkájáért. Gurvich „mezei” koncepciói soha nem örvendtek nagy népszerűségnek, bár mindig élénk érdeklődést váltottak ki. De ez az érdeklődés munkája és jelentései iránt gyakran felszínes maradt. A. A. Lyubishchev, aki mindig is A. G. tanítványának nevezte magát. Gurvich ezt a hozzáállást "megértés nélküli együttérzésként" jellemezte.

Korunkban az együttérzést ellenségeskedés váltotta fel. Jelentős hozzájárulás az A. G. elképzeléseinek hiteltelenítéséhez. Gurvichot néhány leendő követő mutatta be, akik "saját értelmezésük szerint" értelmezték a tudós gondolatait. De a lényeg még csak nem is az. Gurvich elképzelései az „ortodox” biológia által választott út szélén találták magukat. A kettős hélix felfedezése után új és csábító perspektívák jelentek meg a kutatók előtt. A lánc "gén - fehérje - jel" vonzotta a konkrétsága, látszólag könnyű elérni az eredményt. Természetesen a molekuláris biológia, a molekuláris genetika, a biokémia főárammá vált, az élő rendszerekben zajló nem genetikai és nem enzimatikus szabályozási folyamatok fokozatosan a tudomány perifériájára szorultak, és már tanulmányozásukat is kétes, komolytalan foglalkozásnak kezdték tekinteni.

A biológia modern fizikai-kémiai és molekuláris ágai számára az integritás megértése idegen, amit A. G. Gurvich az élőlények alapvető tulajdonságának tartotta. Másrészt a feldarabolás gyakorlatilag egyenlő az új ismeretek megszerzésével. Előnyben részesítik a jelenségek kémiai oldalának kutatását. A kromatin vizsgálata során a hangsúly a DNS elsődleges szerkezetére helyeződik, és ebben elsősorban egy gént szeretnek látni. Bár a biológiai folyamatok egyensúlyhiánya formálisan elismert, senki nem tulajdonít neki fontos szerepet: a művek túlnyomó többsége a „fekete” és a „fehér”, a fehérje jelenlétének vagy hiányának, egy gén aktivitásának vagy inaktivitásának megkülönböztetésére irányul.. (Nem véletlen, hogy a termodinamika a biológiai egyetemek hallgatói körében a fizika egyik legkedveltebb és legrosszabbul felfogott ága.) Mit veszítettünk fél évszázad alatt Gurvich után, mekkora a veszteség - a választ a a tudomány jövője.

Valószínűleg a biológiának még meg kell asszimilálnia az élőlények alapvető integritásával és egyensúlytalanságával kapcsolatos elképzeléseket, egyetlen rendezőelvről, amely ezt az integritást biztosítja. És talán Gurvich ötletei még előttük állnak, történelmük pedig csak most kezdődik.

O. G. Gavrish, a biológiai tudományok kandidátusa